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JP7418902B2 - Biodegradable super absorbent resin and its manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、保水能および加圧吸水能などの高吸水性樹脂の物性の低下なく優れた生分解性を示す、生分解性高吸水性樹脂およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a biodegradable superabsorbent resin that exhibits excellent biodegradability without deteriorating the physical properties of the superabsorbent resin, such as water retention capacity and pressurized water absorption capacity, and a method for producing the same.

高吸水性樹脂(Super Absorbent Polymer、SAP)とは自重の5百~1千倍程度の水分を吸収することができる機能を有する合成高分子物質であって、開発企業ごとにSAM(Super Absorbency Material)、AGM(Absorbent Gel Material)などそれぞれ異なる名称で命名している。前記の高吸水性樹脂は生理用品として実用化され始めて、現在は子供用紙おむつなど衛生用品以外に園芸用土壌補修剤、土木、建築用止水材、育苗用シート、食品流通分野での鮮度保持剤、およびしっぷ用などの材料や電気絶縁分野に至るまで広く使用されている。 Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer substance that has the ability to absorb 500 to 1,000 times its own weight in water. ) and AGM (Absorbent Gel Material). The above-mentioned superabsorbent resin has begun to be put into practical use as sanitary products, and is now used in addition to sanitary products such as disposable diapers for children, as well as soil repair agents for gardening, water-stopping materials for civil engineering and construction, sheets for growing seedlings, and freshness preservation in the food distribution field. It is widely used in applications such as cleaning agents, cleaning materials, and electrical insulation.

このような高吸水性樹脂は、通常、アクリル酸系単量体を重合開始剤の存在下で、架橋剤と共にバルク重合(bulk polymerization)、または懸濁重合(suspension polymerization)して含水ゲル重合体を得た後に製造される。したがって、従来の高吸水性樹脂は大部分生分解性を備えておらず、廃棄物として処理する時に環境問題を引き起こすようになる。具体的に、高吸水性樹脂が適用された様々な製品を埋め立てて廃棄する場合、土壌中の細菌や微生物などによってこのような高吸水性樹脂が分解されないので環境汚染を引き起こすことがある。 Such super absorbent resins are usually produced by bulk polymerization or suspension polymerization of acrylic acid monomers together with a crosslinking agent in the presence of a polymerization initiator to form a hydrogel polymer. Manufactured after obtaining. Therefore, most of the conventional superabsorbent resins are not biodegradable and cause environmental problems when disposed of as waste. Specifically, when various products to which superabsorbent resins are applied are disposed of in landfills, such superabsorbent resins are not decomposed by bacteria and microorganisms in the soil, which can cause environmental pollution.

よって、バイオマス由来素材を用いて優れた生分解性を示す高吸水性樹脂に対する試みが行われたことがあるが、従来の高吸水性樹脂と類似な水準の諸般物性を示しながら経済的に製造可能な生分解性高吸水性樹脂を製造することはそれほど容易ではなかった。 Therefore, attempts have been made to create a superabsorbent resin that exhibits excellent biodegradability using biomass-derived materials, but it has not been possible to produce it economically while exhibiting various physical properties at a similar level to conventional superabsorbent resins. It has not been so easy to produce possible biodegradable superabsorbent resins.

これにより、高吸水性樹脂の基本的物性の低下なく生分解性を示すことができる高吸水性樹脂関連技術の開発が継続的に要請されている。 As a result, there is a continuing demand for the development of superabsorbent resin-related technologies that can exhibit biodegradability without degrading the basic physical properties of the superabsorbent resin.

よって、本発明では、保水能および加圧吸水能などの高吸水性樹脂の物性の低下なく優れた生分解性を示す高吸水性樹脂およびその製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a superabsorbent resin that exhibits excellent biodegradability without deterioration of the physical properties of the superabsorbent resin, such as water retention capacity and pressurized water absorption capacity, and a method for producing the same.

本発明の一実施形態によれば、
マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライド(polysaccharide)を含む単量体および内部架橋剤の架橋重合体を含み、
前記マレイン酸基およびスルホコハク酸基の少なくとも一部は中和されており、
前記変性ポリサッカライド内マレイン酸基置換度は0.15~0.65であり、
前記変性ポリサッカライド内スルホコハク酸基置換度は0.05~0.60である、
生分解性高吸水性樹脂が提供される。
According to one embodiment of the invention:
Containing a crosslinked polymer of a monomer and an internal crosslinking agent containing a modified polysaccharide (polysaccharide) having a maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH),
At least a portion of the maleic acid group and the sulfosuccinic acid group are neutralized,
The degree of maleic acid group substitution within the modified polysaccharide is 0.15 to 0.65,
The degree of substitution of sulfosuccinic acid groups within the modified polysaccharide is 0.05 to 0.60,
A biodegradable superabsorbent resin is provided.

本発明のまた他の実施形態によれば、内部架橋剤および重合開始剤の存在下で、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライド(polysaccharide)を含む単量体組成物を製造する段階;
前記単量体組成物を架橋重合して含水ゲル重合体を製造する段階;および
前記含水ゲル重合体を乾燥、粉砕および分級する段階を含む、
生分解性高吸水性樹脂の製造方法において、
前記変性ポリサッカライドのマレイン酸基およびスルホコハク酸基の少なくとも一部は中和されており、
前記変性ポリサッカライド内マレイン酸基置換度は0.15~0.65であり、
前記変性ポリサッカライド内スルホコハク酸基置換度は0.05~0.60である、
生分解性高吸水性樹脂の製造方法が提供される。
According to yet another embodiment of the present invention, maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) and sulfosuccinic acid groups (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) are combined in the presence of an internal crosslinking agent and a polymerization initiator. producing a monomer composition comprising a modified polysaccharide having;
crosslinking and polymerizing the monomer composition to produce a hydrogel polymer; and drying, pulverizing, and classifying the hydrogel polymer.
In the method for producing biodegradable superabsorbent resin,
At least a portion of the maleic acid groups and sulfosuccinic acid groups of the modified polysaccharide are neutralized,
The degree of maleic acid group substitution within the modified polysaccharide is 0.15 to 0.65,
The degree of substitution of sulfosuccinic acid groups within the modified polysaccharide is 0.05 to 0.60,
A method for producing a biodegradable superabsorbent resin is provided.

さらに、本発明のまた他の一実施形態によれば、前記生分解性高吸水性樹脂を含む衛生用品が提供される。 Furthermore, according to another embodiment of the present invention, a sanitary product containing the biodegradable superabsorbent resin is provided.

本発明の生分解性高吸水性樹脂は、化学的に変性された変性ポリサッカライドを使用して優れた生分解性を示す。また、本発明の生分解性高吸水性樹脂は、一定水準以上の重量平均分子量を有する変性ポリサッカライドを使用して、未反応の変性ポリサッカライドなく重合および架橋が可能であって保水能および加圧吸水能などの一般的な高吸水性樹脂の諸般物性が低下しなくなる。これにより、前記生分解性高吸水性樹脂は多様な衛生用品に適用されても廃棄時に環境汚染の問題を引き起こさなくなる。 The biodegradable superabsorbent resin of the present invention uses chemically modified modified polysaccharide and exhibits excellent biodegradability. In addition, the biodegradable superabsorbent resin of the present invention can be polymerized and crosslinked without unreacted modified polysaccharide by using a modified polysaccharide having a weight average molecular weight above a certain level, and has a high water retention capacity. Various physical properties of general super absorbent resins, such as pressure water absorption capacity, do not deteriorate. Therefore, even if the biodegradable superabsorbent resin is applied to various sanitary products, it will not cause environmental pollution when disposed of.

製造例1の段階1で製造されたマレイン酸化されたキトサンのH NMRスペクトルを示したものである。1 shows a 1 H NMR spectrum of maleated chitosan prepared in Step 1 of Preparation Example 1. 製造例1で最終製造された変性キトサン(M/S)のH NMRスペクトルを示したものである。1 shows a 1 H NMR spectrum of the modified chitosan (M/S) finally produced in Production Example 1.

本明細書で使用される用語は単に例示的な実施形態を説明するために使用されたものであって、発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なるものを意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」、「備える」または「有する」などの用語は実施された特徴、段階、構成要素またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。 The terminology used herein is merely used to describe exemplary embodiments and is not intended to limit the invention. A singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, terms such as "comprising," "comprising," or "having" are intended to specify the presence of implemented features, steps, components, or combinations thereof; It should be understood that this does not exclude in advance the existence or possibility of adding other features, steps, components, or combinations thereof.

また本発明において、各層または要素が各層または要素「上に」または「の上に」形成されると言及される場合には各層または要素が直接各層または要素の上に形成されることを意味するか、他の層または要素が各層の間、対象体、基材上に追加的に形成できるのを意味する。 In addition, in the present invention, when a layer or element is referred to as being formed "on" or "over" a layer or element, it means that the layer or element is formed directly on the layer or element. or other layers or elements may be additionally formed between each layer, on the object, or on the substrate.

本発明は多様な変更を加えることができ様々な形態を有することができるところ、特定実施形態を例示し下記で詳しく説明する。しかし、これは発明を特定の開示形態に対して限定しようとするのではなく、発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むと理解されなければならない。 Although the present invention is susceptible to various modifications and may take various forms, specific embodiments thereof will be exemplified and described in detail below. However, this is not intended to limit the invention to the particular disclosed form, but should be understood to include all modifications, equivalents, and alternatives that fall within the spirit and technical scope of the invention.

また、本明細書に使用される専門用語は単に特定実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。そして、ここで使用される単数形態は文句がこれと明確に反対の意味を示さない限り複数形態も含む。 Additionally, the terminology used herein is merely to refer to particular embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular form also includes the plural form unless the phrase clearly indicates the contrary.

一方、本明細書で使用する用語「(メタ)アクリレート」はアクリレートおよびメタクリレートを全て含む。 On the other hand, the term "(meth)acrylate" used herein includes both acrylates and methacrylates.

本発明の明細書に使用される用語「重合体」、または「高分子」は水溶性エチレン系不飽和単量体が重合された状態のものを意味し、全ての水分含量範囲または粒径範囲を包括することができる。前記重合体のうち、重合後乾燥前状態のものであって含水率(水分含量)が約40重量%以上の重合体を含水ゲル重合体と称することができ、このような含水ゲル重合体が粉砕および乾燥された粒子を架橋重合体と称することができる。 The term "polymer" or "macromolecule" as used in the specification of the present invention means a polymerized state of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer, and includes all water content ranges or particle size ranges. can be encompassed. Among the above polymers, a polymer in a state after polymerization and before drying and having a water content (moisture content) of about 40% by weight or more can be referred to as a hydrogel polymer. The ground and dried particles can be referred to as crosslinked polymers.

また、用語「高吸水性樹脂粒子」は酸性基を含み酸性基およびビニル基を有し、前記酸性基の少なくとも一部が中和された変性デンプンが重合され内部架橋剤によって架橋された架橋重合体を含む、粒子状の物質をいう。 In addition, the term "super absorbent resin particles" refers to crosslinked polymers containing acidic groups, acidic groups and vinyl groups, which are obtained by polymerizing modified starch in which at least a portion of the acidic groups have been neutralized and crosslinked by an internal crosslinking agent. Refers to particulate matter, including coalescence.

また、用語「高吸水性樹脂」は文脈によって酸性基およびビニル基を有し、前記酸性基の少なくとも一部が中和された変性デンプンが内部架橋剤と共に重合された架橋重合体、または前記架橋重合体が粉砕された高吸水性樹脂粒子からなる粉末(powder)形態のベース樹脂を意味するか、または前記架橋重合体や前記ベース樹脂に対して追加の工程、例えば、表面架橋、微粉再組立、乾燥、粉砕、分級などを経て製品化に適した状態としたものを全て包括するものとして使用される。 Also, depending on the context, the term "super absorbent resin" refers to a crosslinked polymer having an acidic group and a vinyl group, in which a modified starch in which at least a portion of the acidic group has been neutralized is polymerized together with an internal crosslinking agent, or a crosslinked polymer having the above-mentioned crosslinked It refers to a base resin in the form of a powder consisting of super absorbent resin particles in which a polymer is pulverized, or the crosslinked polymer or base resin is subjected to additional steps, such as surface crosslinking or fine powder reassembly. It is used to encompass all products that have undergone processes such as , drying, pulverization, and classification to make them suitable for production.

従来使用されている高吸水性樹脂はアクリル酸系単量体を重合開始剤の存在下で、架橋剤と共に重合して製造され、このように製造される高吸水性樹脂の場合、生分解性を有しなくて環境問題を引き起こしている。 Conventionally used super absorbent resins are produced by polymerizing acrylic acid monomers together with a crosslinking agent in the presence of a polymerization initiator, and super absorbent resins produced in this way are biodegradable. This is causing environmental problems.

よって、生分解性を示すことができる高吸水性樹脂に対する開発が行われてきた。このような生分解性樹脂を製造することができる生分解性素材としてポリサッカライド(polysaccharide)、ポリアスパラギン酸(polyaspartic acid)、ポリグルタミン酸(polyglutamic acid)などの素材が言われているが、高吸水性樹脂の重要物性である吸収能を低下させてアクリル酸系単量体から製造される高吸水性樹脂を代替することには困難があった。 Therefore, efforts have been made to develop superabsorbent resins that can exhibit biodegradability. Materials such as polysaccharide, polyaspartic acid, and polyglutamic acid are said to be biodegradable materials that can be used to produce such biodegradable resins. It has been difficult to replace superabsorbent resins produced from acrylic acid monomers by reducing the absorption capacity, which is an important physical property of water-absorbent resins.

よって、本発明者らはマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライド(polysaccharide)を単量体にして高吸水性樹脂を製造する場合、優れた生分解性だけでなく保水能および加圧吸水能などの一般的な高吸水性樹脂の諸般物性がその間知られた生分解性素材と対比して優れていることを確認して本発明を完成した。 Therefore, the present inventors created a super absorbent resin by using a modified polysaccharide (polysaccharide) having a maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) as a monomer. When manufacturing, it is important to note that general superabsorbent resins have not only excellent biodegradability but also various physical properties such as water retention capacity and pressurized water absorption capacity, which are superior to other known biodegradable materials. After confirming this, the present invention was completed.

以下、発明の具体的な実施形態により生分解性高吸水性樹脂およびその製造方法についてより詳しく説明する。 Hereinafter, a biodegradable superabsorbent resin and a method for producing the same will be explained in more detail according to specific embodiments of the invention.

生分解性高吸水性樹脂
具体的に、発明の一実施形態による生分解性高吸水性樹脂はマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライド(polysaccharide)を含む単量体および内部架橋剤の架橋重合体を含む。
Biodegradable super absorbent resin Specifically, the biodegradable super absorbent resin according to one embodiment of the invention has a maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH). It includes a crosslinked polymer of a monomer and an internal crosslinker, including a modified polysaccharide with a polysaccharide.

ここで、前記架橋重合体は少なくとも一部が中和されたマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライドを含む単量体が内部架橋剤の存在下で架橋重合されたものであって、前記ポリサッカライドが重合されて形成された主鎖が前記内部架橋剤によって架橋される形態の3次元網状構造を有する。このように、前記架橋重合体が前記ポリサッカライドが重合されて形成された主鎖が前記内部架橋剤によって架橋される形態の3次元網状構造を有する場合、内部架橋剤によって追加架橋されていない2次元線状構造を有する場合に比べて、高吸水性樹脂の諸般物性である保水能および加圧吸水能が顕著に向上できる。 Here, the crosslinked polymer is a monomer containing a modified polysaccharide having at least a partially neutralized maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH). The body is cross-linked and polymerized in the presence of an internal cross-linking agent, and has a three-dimensional network structure in which the main chain formed by polymerizing the polysaccharide is cross-linked by the internal cross-linking agent. In this way, when the crosslinked polymer has a three-dimensional network structure in which the main chain formed by polymerizing the polysaccharide is crosslinked by the internal crosslinking agent, 2 Compared to the case where the superabsorbent resin has a dimensional linear structure, the various physical properties of the superabsorbent resin, such as water retention capacity and pressurized water absorption capacity, can be significantly improved.

一方、ポリサッカライド、即ち、多糖類はグルコース繰り返し単位(glucose unit)からなる重合体炭水化物分子を意味するものであって、この時、グルコース繰り返し単位内の2番炭素原子と結合されたヒドロキシ基にアミノ基が導入されたグルコサミン繰り返し単位(glucosamine unit)および/またはグルコース繰り返し単位内の2番炭素原子と結合されたヒドロキシ基にN-アセチルアミノ基が導入されたN-アセチルグルコサミン繰り返し単位(N-acetylglucosamine unit)からなる重合体分子も含んで言う。したがって、前記ポリサッカライドは通常多糖類として知られた化合物を全て使用することができる。例えば、グルコース繰り返し単位からなるデンプン(starch)、グルコサミン繰り返し単位およびN-アセチルグルコサミン繰り返し単位からなるキトサン(chitosan)などが挙げられるが、これらに限定されるのではない。 On the other hand, polysaccharide, that is, polysaccharide, refers to a polymeric carbohydrate molecule consisting of glucose repeating units, in which the hydroxyl group bonded to the 2nd carbon atom in the glucose repeating unit Glucosamine repeating unit with an amino group introduced and/or N-acetylglucosamine repeating unit with an N-acetylamino group introduced into the hydroxyl group bonded to the 2nd carbon atom in the glucose repeating unit It also includes polymer molecules consisting of acetylglucosamine units. Therefore, all compounds commonly known as polysaccharides can be used as the polysaccharide. Examples include, but are not limited to, starch consisting of glucose repeating units, chitosan consisting of glucosamine repeating units and N-acetylglucosamine repeating units, and the like.

また、前記生分解性高吸水性樹脂に使用される変性ポリサッカライド(modified polysaccharide、改質多糖類)とは、通常自然または合成で得られる変性されていない非変性ポリサッカライドとは区分される概念であって、化学的処理および/または熱処理によってポリサッカライドを成すグルコース繰り返し単位内のヒドロキシ基(-OH)が他の官能基で置換されたものを意味する。このような改質ポリサッカライドは、ヒドロキシ基(-OH)の代わりに導入された官能基によって変性されていないポリサッカライドとは異なる物性を示すことができる。 Furthermore, the modified polysaccharide (modified polysaccharide) used in the biodegradable superabsorbent resin is a concept that is distinguished from the unmodified polysaccharide that is normally obtained naturally or synthetically. It means a compound in which the hydroxy group (-OH) in the glucose repeating unit of the polysaccharide has been replaced with another functional group by chemical treatment and/or heat treatment. Such modified polysaccharides can exhibit physical properties different from unmodified polysaccharides due to the functional group introduced in place of the hydroxyl group (-OH).

例えば、前記変性ポリサッカライドは、変性デンプン(modified starch)または変性キトサン(modified chitosan)である。 For example, the modified polysaccharide is modified starch or modified chitosan.

一方、前記変性ポリサッカライド内にはマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)が置換されており、前記マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)の少なくとも一部は中和されている。 On the other hand, in the modified polysaccharide, a maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) are substituted, and the maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and at least a portion of the sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) is neutralized.

また、前記マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)は、前記ポリサッカライド内のグルコース/グルコサミン/N-アセチルグルコサミン繰り返し単位の6番炭素のヒドロキシ基に導入されたものであってもよい。これは、6番炭素に結合されたヒドロキシ基が2番および3番炭素に結合されたヒドロキシ基に比べて反応性が良いためである。ここで、6番炭素のヒドロキシ基とは、一般的なポリサッカライドのグルコース繰り返し単位を下記化学式Aで表す時、6番と表された炭素に結合されているヒドロキシ基を意味する。 Furthermore, the maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and the sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) are attached to the 6th carbon of the glucose/glucosamine/N-acetylglucosamine repeating unit in the polysaccharide. It may be introduced into a hydroxy group. This is because the hydroxyl group bonded to the 6th carbon has better reactivity than the hydroxyl groups bonded to the 2nd and 3rd carbons. Here, the hydroxy group at carbon number 6 means a hydroxy group bonded to carbon number 6 when the glucose repeating unit of a general polysaccharide is represented by the following chemical formula A.

Figure 0007418902000001
Figure 0007418902000001

また、前記ポリサッカライド内のマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)は、マレイン酸(maleic acid)、またはマレイン酸無水物(Maleic acid anhydride)によって導入されたものであってもよい。例えば、マレイン酸無水物によって非変性ポリサッカライド分子内に存在するヒドロキシ基(-OH)がマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)で置換できる。 Further, the maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) in the polysaccharide may be introduced by maleic acid or maleic acid anhydride. For example, maleic anhydride can replace the hydroxyl group (-OH) present in the unmodified polysaccharide molecule with a maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH).

この時、前記変性ポリサッカライドのマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(Degree of substitution;DS)は、以下で「DS」と表され、0.15~0.65である。前記マレイン酸基の置換度が0.15未満である場合、架橋重合に参加しない変性ポリサッカライドが多量残っていることがあり、前記マレイン酸基の置換度が0.65超過である場合、マレイン酸基導入のために多量使用されたマレイン酸無水物が完全に除去されなくて最終高吸水性樹脂の物性に影響を及ぼすことがある。好ましくは、前記マレイン酸基の置換度は0.16以上、0.17以上、0.18以上、0.19以上、0.20以上、0.21以上、0.22以上、0.23以上、0.24以上、0.25以上、0.26以上、0.27以上、0.28以上、0.29以上、0.30以上、0.31以上、0.32以上、0.33以上、0.34以上、0.35以上、または0.36以上であり;0.64以下、0.63以下、0.62以下、0.61以下、0.60以下、0.59以下、0.58以下、0.57以下、0.56以下、0.55以下、0.54以下、0.53以下、0.52以下、または0.51以下である。 At this time, the degree of substitution (DS) of the maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) of the modified polysaccharide is hereinafter expressed as "DS M " and is 0.15 to 0.65. If the degree of substitution of the maleic acid group is less than 0.15, a large amount of modified polysaccharide that does not participate in crosslinking polymerization may remain; if the degree of substitution of the maleic acid group is more than 0.65, maleic A large amount of maleic anhydride used for introducing acid groups may not be completely removed, which may affect the physical properties of the final superabsorbent resin. Preferably, the degree of substitution of the maleic acid group is 0.16 or more, 0.17 or more, 0.18 or more, 0.19 or more, 0.20 or more, 0.21 or more, 0.22 or more, 0.23 or more. , 0.24 or more, 0.25 or more, 0.26 or more, 0.27 or more, 0.28 or more, 0.29 or more, 0.30 or more, 0.31 or more, 0.32 or more, 0.33 or more , 0.34 or more, 0.35 or more, or 0.36 or more; 0.64 or less, 0.63 or less, 0.62 or less, 0.61 or less, 0.60 or less, 0.59 or less, 0 .58 or less, 0.57 or less, 0.56 or less, 0.55 or less, 0.54 or less, 0.53 or less, 0.52 or less, or 0.51 or less.

ここで、マレイン酸基の置換度とは、グルコース繰り返し単位当りマレイン酸基で置換されたヒドロキシ基(-OH)の平均個数を意味する。即ち、グルコース繰り返し単位当り三つのヒドロキシ基が存在するので、理論的な最大置換度は3であり、置換度が0.1であるということは10個のグルコース繰り返し単位当り一つのヒドロキシ基が置換されたことを意味する。前記マレイン酸基の置換度は最終製造された変性ポリサッカライドのH NMR分析を通じて計算することができ、より具体的な内容は後述の製造例を参照する。 Here, the degree of substitution of maleic acid groups means the average number of hydroxy groups (-OH) substituted with maleic acid groups per glucose repeating unit. That is, since there are three hydroxy groups per glucose repeat unit, the theoretical maximum degree of substitution is 3, and a degree of substitution of 0.1 means that one hydroxy group per 10 glucose repeat units is substituted. means that it has been done. The degree of substitution of the maleic acid group can be calculated through 1 H NMR analysis of the finally produced modified polysaccharide, and for more specific details, refer to the below-mentioned production example.

また、前記ポリサッカライド内のスルホン酸基は、亜硫酸水素ナトリウム(sodium bisulfite)、亜硫酸水素カリウム(Potassium bisulfite)、亜硫酸アンモニウム(ammonium sulfite)および亜硫酸ナトリウム(sodium sulfite)から構成される群より選択される1種以上のサルファイト系化合物によって導入されたものであってもよい。例えば、前記スルホン酸基は亜硫酸水素ナトリウムを使用して導入できる。 Further, the sulfonic acid group in the polysaccharide is selected from the group consisting of sodium bisulfite, potassium bisulfite, ammonium sulfite, and sodium sulfite. It may also be introduced by one or more sulfite compounds. For example, the sulfonic acid groups can be introduced using sodium bisulfite.

好ましくは、前記スルホン酸基は、スルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)形態に導入されたものであってもよい。言い換えると、前記スルホン酸基は、先に導入されたマレイン酸基の二重結合と前記サルファイト系化合物との反応でスルホコハク酸基形態に導入できる。 Preferably, the sulfonic acid group may be introduced in the form of a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH). In other words, the sulfonic acid group can be introduced into the form of a sulfosuccinic acid group by reacting the double bond of the previously introduced maleic acid group with the sulfite-based compound.

前記変性ポリサッカライドのスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)置換度は以下で「DS」と表され、0.05~0.60である。前記スルホコハク酸基の置換度が0.05未満である場合、保水能および有効吸収能改善に限界があることがあり、前記スルホコハク酸基の置換度が0.60超過である場合、重合に参加するビニル基が減少するようになって3次元架橋重合体構造を確保しにくいことがある。好ましくは、前記スルホコハク酸基の置換度は、0.06以上、0.07以上、0.08以上、0.09以上、0.10以上、0.11以上、0.12以上、0.13以上、0.14以上、0.15以上、または0.16以上であり;0.59以下、0.58以下、0.57以下、0.56以下、0.55以下、0.54以下、0.53以下、0.52以下、0.51以下、0.50以下、0.49以下、0.48以下、0.47以下、0.46以下、0.45以下、0.44以下、0.43以下、0.42以下、0.41以下、0.40以下、0.39以下、0.38以下、0.37以下、0.36以下、0.35以下、0.34以下、0.33以下、0.32以下、0.31以下、0.30以下、0.29以下、または0.28以下である。 The degree of substitution of the sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) of the modified polysaccharide is hereinafter expressed as "DS S " and is 0.05 to 0.60. If the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group is less than 0.05, there may be a limit to the improvement of water retention capacity and effective absorption capacity, and if the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group is more than 0.60, it may not participate in polymerization. As a result, the number of vinyl groups reduced may make it difficult to secure a three-dimensional crosslinked polymer structure. Preferably, the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group is 0.06 or more, 0.07 or more, 0.08 or more, 0.09 or more, 0.10 or more, 0.11 or more, 0.12 or more, 0.13. or more, 0.14 or more, 0.15 or more, or 0.16 or more; 0.59 or less, 0.58 or less, 0.57 or less, 0.56 or less, 0.55 or less, 0.54 or less; 0.53 or less, 0.52 or less, 0.51 or less, 0.50 or less, 0.49 or less, 0.48 or less, 0.47 or less, 0.46 or less, 0.45 or less, 0.44 or less, 0.43 or less, 0.42 or less, 0.41 or less, 0.40 or less, 0.39 or less, 0.38 or less, 0.37 or less, 0.36 or less, 0.35 or less, 0.34 or less, It is 0.33 or less, 0.32 or less, 0.31 or less, 0.30 or less, 0.29 or less, or 0.28 or less.

好ましくは、前記マレイン酸基の置換度と前記スルホコハク酸基の置換度の合計(DS+DS)は1以下であり、より好ましくは0.2以上、0.3以上、0.4以上、または0.5以上であり;0.90以下、0.85以下、0.80以下、0.75以下、または0.70以下である。 Preferably, the sum of the degree of substitution of the maleic acid group and the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group (DS M +DS S ) is 1 or less, more preferably 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, or 0.5 or more; 0.90 or less, 0.85 or less, 0.80 or less, 0.75 or less, or 0.70 or less.

好ましくは、前記変性ポリサッカライド内前記マレイン酸基の置換度およびスルホコハク酸基の置換度の比(DS:DS)は1:0.1~1:3.0であり、より好ましくは1:0.2以上、または1:0.3以上であり;1:2.5以下、1:2.4以下、1:2.3以下、1:2.2以下、1:2.1以下、1:2.0以下、1:1.9以下、1:1.8以下、1:1.7以下、1:1.6以下、1:1.5以下、1:1.4以下、1:1.3以下、1:1.2以下、1:1.1以下、1:1.0以下、1:0.9以下、または1:0.8以下である。 Preferably, the ratio of the degree of substitution of the maleic acid group and the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group in the modified polysaccharide (DS S :DS M ) is 1:0.1 to 1:3.0, more preferably 1. : 0.2 or more, or 1:0.3 or more; 1:2.5 or less, 1:2.4 or less, 1:2.3 or less, 1:2.2 or less, 1:2.1 or less , 1:2.0 or less, 1:1.9 or less, 1:1.8 or less, 1:1.7 or less, 1:1.6 or less, 1:1.5 or less, 1:1.4 or less, 1:1.3 or less, 1:1.2 or less, 1:1.1 or less, 1:1.0 or less, 1:0.9 or less, or 1:0.8 or less.

一方、前記変性ポリサッカライドのマレイン酸基およびスルホコハク酸基の一部は中和されており、その中和度は変性ポリサッカライドの種類および実現しようとする最終高吸水性樹脂の物性によって調節できる。例えば、変性デンプンの場合、分子量が高いため水不溶性または中和度を高めてカルボキシル基(COOH)をカルボキシレート(COO-)形態に中和させて水に対する溶解度を高めることができる。具体的に、前記変性ポリサッカライドの中和度は、40~95モル%、または40~80モル%、または45~75モル%であってもよい。 On the other hand, some of the maleic acid groups and sulfosuccinic acid groups of the modified polysaccharide are neutralized, and the degree of neutralization can be adjusted depending on the type of modified polysaccharide and the physical properties of the final superabsorbent resin to be achieved. For example, in the case of modified starch, its high molecular weight makes it insoluble in water or the degree of neutralization can be increased to neutralize the carboxyl group (COOH) to the carboxylate (COO-) form to increase its solubility in water. Specifically, the degree of neutralization of the modified polysaccharide may be 40 to 95 mol%, 40 to 80 mol%, or 45 to 75 mol%.

一実施形態で、前記変性ポリサッカライドは、下記化学式1-1~1-3で表される繰り返し単位のうちの1種以上;および下記化学式2-1~2-3で表される繰り返し単位のうちの1種以上を含むことができる。 In one embodiment, the modified polysaccharide includes one or more repeating units represented by the following chemical formulas 1-1 to 1-3; and repeating units represented by the following chemical formulas 2-1 to 2-3. One or more of these can be included.

Figure 0007418902000002
Figure 0007418902000002

上記化学式1-1~1-3および2-1~2-3中、
Mは、それぞれ独立して、水素またはアルカリ金属である。
In the above chemical formulas 1-1 to 1-3 and 2-1 to 2-3,
Each M is independently hydrogen or an alkali metal.

具体的には、前記化学式1-1~1-3および2-1~2-3中、Mはそれぞれ独立してH、Na、またはKである。 Specifically, in the chemical formulas 1-1 to 1-3 and 2-1 to 2-3, M + is each independently H + , Na + , or K + .

一例として、前記変性ポリサッカライドが変性デンプンまたは変性デキストリンである場合には前記化学式1-1および化学式2-1で表される繰り返し単位を含むことができ、変性キトサンである場合には前記化学式1-2、化学式1-3、2-1および2-2で表される繰り返し単位を全て含むことができる。 For example, when the modified polysaccharide is modified starch or modified dextrin, it may contain repeating units represented by the chemical formulas 1-1 and 2-1, and when it is modified chitosan, it may contain repeating units represented by the chemical formulas 1-1 and 2-1. -2, repeating units represented by chemical formulas 1-3, 2-1 and 2-2.

また、前記変性ポリサッカライドは500~1,000,000g/molの重量平均分子量を有し、前記変性デンプンの重量平均分子量が過度に低い場合、十分な架橋が行われず多量の未反応変性デンプンが残るようになる問題があり、過度に高い場合、高分子量の変性ポリサッカライドの高分子鎖のもつれ(entanglement)現象によって酸処理および官能基導入自体が困難なことがあって、重量平均分子量が1,000,000g/mol超過である変性ポリサッカライドの製造自体が容易ではないという問題がある。 In addition, the modified polysaccharide has a weight average molecular weight of 500 to 1,000,000 g/mol, and if the weight average molecular weight of the modified starch is too low, sufficient crosslinking will not occur and a large amount of unreacted modified starch will remain. If the weight average molecular weight is too high, the acid treatment and functional group introduction itself may be difficult due to the entanglement phenomenon of the polymer chains of the high molecular weight modified polysaccharide. There is a problem in that it is not easy to produce a modified polysaccharide having a weight exceeding 1,000,000 g/mol.

ここで、重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン(PS)をCalibration用標準試料として使用したゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して測定することができる。より具体的に、変性ポリサッカライド200mgを200ml ジメチルホルムアミド(Dimethylformamide)(DMF)溶媒に希釈して約1000ppmのサンプルを製造した後、Agilent 1200 series GPC機器を使用して1ml/min FlowでRI detectorを通じて重量平均分子量を測定することができる。この時、サンプルの分子量は、標準PSスタンダード(Standard)8種を用いて検量線を作成した後、これを基準にして算出できる。 Here, the weight average molecular weight (Mw) can be measured using gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene (PS) as a standard sample for calibration. More specifically, 200 mg of modified polysaccharide was diluted in 200 ml Dimethylformamide (DMF) solvent to prepare a sample of about 1000 ppm, and then passed through an RI detector at 1 ml/min flow using an Agilent 1200 series GPC instrument. Weight average molecular weight can be measured. At this time, the molecular weight of the sample can be calculated based on a calibration curve created using eight standard PS standards.

一方、前記変性ポリサッカライドは変性デンプンであってもよい。前記変性デンプンは、総重量を基準にして1:99~50:50重量比のアミロースおよびアミロペクチンを含むことができる。前述のグルコース繰り返し単位の6番炭素に結合されたヒドロキシ基が他の置換基で置換される変性はアミロースおよびアミロペクチンの両方とも起こることが可能であるが、加工性および溶解度側面からアミロペクチンの含量がアミロース含量以上であった方が有利である。 On the other hand, the modified polysaccharide may be modified starch. The modified starch may include amylose and amylopectin in a weight ratio of 1:99 to 50:50 based on the total weight. The above-mentioned modification in which the hydroxyl group bonded to the 6th carbon of the glucose repeating unit is replaced with another substituent can occur for both amylose and amylopectin, but the content of amylopectin is It is advantageous if the amylose content is greater than or equal to the amylose content.

また、前記変性デンプンは、糊化温度(gelatinization temperature)が50~90℃であり、最高粘度(Peak viscosity;BU)が50~1,000であってもよい。 Further, the modified starch may have a gelatinization temperature of 50 to 90° C. and a peak viscosity (BU) of 50 to 1,000.

このような前記変性デンプンは、ジャガイモデンプン、トウモロコシデンプン、米デンプン、小麦デンプン、タピオカデンプンおよびサツマイモデンプンから構成される1種以上のデンプンが変性されたものであってもよい。特に、加工性および溶解度側面からアミロペクチンの含量が多いジャガイモデンプンが好ましい。 The modified starch may be a modified starch of one or more of potato starch, corn starch, rice starch, wheat starch, tapioca starch, and sweet potato starch. In particular, potato starch with a high content of amylopectin is preferred from the viewpoint of processability and solubility.

一方、前記単量体は、少なくとも一部が中和された酸性基を有するアクリル酸系化合物をさらに含むことができる。 Meanwhile, the monomer may further include an acrylic acid compound having at least a partially neutralized acidic group.

前記アクリル酸系単量体は、下記化学式3で表される化合物である: The acrylic acid monomer is a compound represented by the following chemical formula 3:

[化学式3]
R-COOM'
[Chemical formula 3]
R-COOM'

上記化学式3中、
Rは、不飽和結合を含む炭素数2~5のアルキル基であり、
M'は、水素原子、1価または2価金属、アンモニウム基または有機アミン塩である。
In the chemical formula 3 above,
R is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms containing an unsaturated bond,
M' is a hydrogen atom, a monovalent or divalent metal, an ammonium group, or an organic amine salt.

好ましくは、前記単量体は、(メタ)アクリル酸、およびこれら酸の1価(アルカリ)金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩および有機アミン塩からなる群より選択された1種以上であってもよい。 Preferably, the monomer is one or more selected from the group consisting of (meth)acrylic acid, and monovalent (alkali) metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts of these acids. You can.

このようにアクリル酸系単量体として(メタ)アクリル酸および/またはその塩を使用する場合、吸水性の向上した高吸水性樹脂を得ることができて有利である。 When (meth)acrylic acid and/or its salt is used as the acrylic acid monomer in this manner, it is advantageous that a super absorbent resin with improved water absorption can be obtained.

ここで、前記アクリル酸系単量体は、酸性基を有し、前記酸性基の少なくとも一部が中和されたものであってもよい。好ましくは、前記単量体を水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムなどのようなアルカリ物質で部分的に中和させたものが使用できる。この時、前記アクリル酸系単量体の中和度は、40~95モル%、または40~80モル%、または45~75モル%であってもよい。前記中和度の範囲は最終物性によって調節できる。しかし、前記中和度が過度に高ければ中和された単量体が析出されて重合が円滑に行われにくいことがあり、逆に、中和度が過度に低ければ高分子の吸収力が大きく低下するだけでなく、取り扱いの困難な弾性ゴムのような性質を示すことがある。 Here, the acrylic acid monomer may have an acidic group, and at least a portion of the acidic group may be neutralized. Preferably, the monomers partially neutralized with an alkaline substance such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, etc. can be used. At this time, the degree of neutralization of the acrylic acid monomer may be 40 to 95 mol%, 40 to 80 mol%, or 45 to 75 mol%. The range of the degree of neutralization can be adjusted depending on the final physical properties. However, if the degree of neutralization is too high, neutralized monomers may precipitate, making it difficult for polymerization to proceed smoothly; conversely, if the degree of neutralization is too low, the absorbency of the polymer may be reduced. Not only is it significantly reduced, but it may also exhibit elastic rubber-like properties that are difficult to handle.

また、本明細書で使用する用語「内部架橋剤」は高吸水性樹脂粒子の表面を架橋させるために通常使用される表面架橋剤と区分するために使用する用語であって、前述の変性ポリサッカライドのビニル基を架橋させて重合させる役割を果たす。前記段階での架橋は表面または内部の区分なく行われるが、高吸水性樹脂粒子の表面架橋工程が行われる場合に、最終製造された高吸水性樹脂の粒子表面は表面架橋剤によって架橋された構造になっており、内部は前記内部架橋剤によって架橋された構造になっているようになる。 In addition, the term "internal crosslinking agent" used in this specification is a term used to distinguish it from a surface crosslinking agent that is normally used to crosslink the surface of superabsorbent resin particles, and is It plays a role in crosslinking and polymerizing the vinyl groups of saccharides. Although the crosslinking in the above step is carried out without any separation on the surface or inside, when the surface crosslinking process of the superabsorbent resin particles is performed, the particle surface of the final produced superabsorbent resin is crosslinked with a surface crosslinking agent. The internal structure is crosslinked by the internal crosslinking agent.

前記内部架橋剤としては、変性ポリサッカライド重合時に架橋結合の導入を可能にするものであればいかなる化合物も使用可能である。非制限的な例として、前記内部架橋剤は、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールテトラアクリレート、トリアリールアミン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコール、グリセリン、またはエチレンカーボネートなどの多官能性架橋剤が単独使用または2以上併用されてもよく、これらに制限されるわけではない。好ましくは、このうちのN,N’-メチレンビスアクリルアミドまたはポリエチレングリコールジアクリレートが使用できる。 As the internal crosslinking agent, any compound can be used as long as it enables the introduction of crosslinking bonds during polymerization of the modified polysaccharide. As non-limiting examples, the internal crosslinking agents include N,N'-methylenebisacrylamide, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol(meth)acrylate, polyethylene glycol di( meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol (meth)acrylate, butanediol di(meth)acrylate, butylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, hexanediol di(meth)acrylate, Triethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, glycerin tri(meth)acrylate, pentaerythol tetraacrylate, triarylamine, Polyfunctional crosslinking agents such as ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol, glycerin, or ethylene carbonate may be used alone or in combination of two or more, but are not limited thereto. Of these, N,N'-methylenebisacrylamide or polyethylene glycol diacrylate can be preferably used.

このような内部架橋剤の存在下での前記変性デンプンの架橋重合は、重合開始剤、必要によって増粘剤(thickener)、可塑剤、保存安定剤、酸化防止剤などの存在下で熱重合、光重合または混成重合で行われてもよく、具体的な内容は後述することにする。 The crosslinking polymerization of the modified starch in the presence of such an internal crosslinking agent is carried out by thermal polymerization in the presence of a polymerization initiator, optionally a thickener, a plasticizer, a storage stabilizer, an antioxidant, etc. The polymerization may be carried out by photopolymerization or hybrid polymerization, the details of which will be described later.

また、前記高吸水性樹脂は、150~850μmの平均粒径を有する粒子形態であってもよい。この時、このような粒径は、ヨーロッパ不織布産業協会(European Disposables and Nonwovens Association、EDANA)規格EDANA WSP 220.3方法によって測定できる。より具体的には、前記高吸水性樹脂組成物は、総重量を基準にして約90重量%、好ましくは95重量%以上が約150~850μmの粒径を有する高吸水性樹脂粒子であってもよく、約10重量%未満、より具体的には約5重量%未満が約150μm未満の粒径を有する微粉であってもよい。前記高吸水性樹脂が150μm未満の粒径を有する微粉を多量含む場合、高吸水性樹脂の諸般物性を低下させることがあって好ましくない。 Further, the superabsorbent resin may be in the form of particles having an average particle size of 150 to 850 μm. At this time, the particle size can be measured by the European Disposables and Nonwovens Association (EDANA) standard EDANA WSP 220.3 method. More specifically, the super absorbent resin composition comprises super absorbent resin particles in which about 90% by weight, preferably 95% by weight or more based on the total weight, have a particle size of about 150 to 850 μm. Also, less than about 10% by weight, and more specifically less than about 5% by weight, may be fine powder having a particle size less than about 150 μm. When the superabsorbent resin contains a large amount of fine powder having a particle size of less than 150 μm, it is not preferable because various physical properties of the superabsorbent resin may be deteriorated.

また、前記生分解性高吸水性樹脂は、EDANA法 WSP 241.3によって測定した保水能(CRC)が10~50g/gであってもよい。 Further, the biodegradable superabsorbent resin may have a water retention capacity (CRC) of 10 to 50 g/g as measured by EDANA method WSP 241.3.

また、前記生分解性高吸水性樹脂は、EDANA法 WSP 242.3によって測定した0.7psiでの加圧吸水能(AUP)5~30g/gであってもよい。 Further, the biodegradable superabsorbent resin may have a water absorption capacity under pressure (AUP) of 5 to 30 g/g at 0.7 psi as measured by EDANA method WSP 242.3.

生分解性高吸水性樹脂の製造方法
一方、前記生分解性高吸水性樹脂は、下記製造方法で製造することができる:
内部架橋剤および重合開始剤の存在下で、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライド(polysaccharide)を含む単量体組成物を製造する段階;
前記単量体組成物を架橋重合して含水ゲル重合体を製造する段階;および
前記含水ゲル重合体を乾燥、粉砕および分級する段階を含む、
生分解性高吸水性樹脂の製造方法において、
前記変性ポリサッカライドのマレイン酸基およびスルホコハク酸基の少なくとも一部は中和されており、
前記変性ポリサッカライド内マレイン酸基置換度は0.15~0.65であり、
前記変性ポリサッカライド内スルホコハク酸基置換度は0.05~0.60である、
生分解性高吸水性樹脂の製造方法。
Method for producing biodegradable super-absorbent resin On the other hand, the biodegradable super-absorbent resin can be produced by the following production method:
Monomers containing modified polysaccharides with maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) and sulfosuccinic acid groups (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) in the presence of internal crosslinking agents and polymerization initiators. manufacturing the composition;
crosslinking and polymerizing the monomer composition to produce a hydrogel polymer; and drying, pulverizing, and classifying the hydrogel polymer.
In the method for producing biodegradable superabsorbent resin,
At least a portion of the maleic acid groups and sulfosuccinic acid groups of the modified polysaccharide are neutralized,
The degree of maleic acid group substitution within the modified polysaccharide is 0.15 to 0.65,
The degree of substitution of sulfosuccinic acid groups within the modified polysaccharide is 0.05 to 0.60,
Method for producing biodegradable super absorbent resin.

一方、前記変性ポリサッカライドは、
非変性ポリサッカライドを酸処理する第1段階;
前記第1段階で製造された酸処理されたポリサッカライドをマレイン酸(maleic acid)、またはマレイン酸無水物(Maleic acid anhydride)と反応させる第2段階;および
前記第2段階で製造されたポリサッカライドをサルファイト系化合物と反応させる第3段階を含んで製造することができる。
On the other hand, the modified polysaccharide is
A first step of acid treatment of unmodified polysaccharide;
a second step of reacting the acid-treated polysaccharide produced in the first step with maleic acid or maleic acid anhydride; and a polysaccharide produced in the second step. can be produced by including a third step of reacting with a sulfite-based compound.

まず、変性ポリサッカライドを製造するための、第1段階として、非変性ポリサッカライドを酸処理することができる。このような酸処理は、水素結合によるデンプンの剛直な構造を破壊して後述の第2段階でのマレイン酸化(maleation)および第3段階でのスルホン酸化(sulfonation)などのポリサッカライドの変性のための製造効率を高めるために行われる。具体的に、前記酸処理は、塩酸などの酸性溶液を使用して25~50℃の温度で6時間~48時間行うことができる。 First, as a first step for producing a modified polysaccharide, a non-modified polysaccharide can be treated with an acid. Such acid treatment destroys the rigid structure of starch due to hydrogen bonding and allows modification of polysaccharides such as maleation in the second step and sulfonation in the third step, which will be described later. This is done to increase manufacturing efficiency. Specifically, the acid treatment may be performed using an acidic solution such as hydrochloric acid at a temperature of 25 to 50° C. for 6 to 48 hours.

その次に、前記第1段階で酸処理されたポリサッカライドをマレイン酸(maleic acid)、またはマレイン酸無水物(Maleic acid anhydride)と反応させて、マレイン酸基が導入されたポリサッカライドを製造する第2段階を行うことができる。また、前記第2段階の酸処理されたポリサッカライドと、マレイン酸(maleic acid)またはマレイン酸無水物(Maleic acid anhydride)の反応は50~100℃の温度で4時間~12時間行うことができる。 Next, the polysaccharide treated with acid in the first step is reacted with maleic acid or maleic acid anhydride to produce a polysaccharide into which maleic acid groups have been introduced. A second step can be performed. In addition, the reaction between the acid-treated polysaccharide and maleic acid or maleic acid anhydride in the second step may be performed at a temperature of 50 to 100° C. for 4 to 12 hours. .

一例として、マレイン酸無水物を使用して前記酸処理されたポリサッカライドをマレイン酸化(maleation)することができ、これにより、マレイン酸基が置換されたポリサッカライドが製造できる。 As an example, the acid-treated polysaccharide can be subjected to maleation using maleic anhydride, thereby producing a polysaccharide substituted with maleic acid groups.

その次に、前記第2段階で製造されたポリサッカライドをサルファイト系化合物と反応させて、カルボキシル基およびビニル基以外にスルホン酸基が追加的に導入されたポリサッカライドを製造することができる。この時、サルファイト系化合物としては、亜硫酸水素ナトリウム(sodium bisulfite)、亜硫酸水素カリウム(Potassium bisulfite)、亜硫酸アンモニウム(ammonium sulfite)および亜硫酸ナトリウム(sodium sulfite)から構成される群より選択される1種以上の化合物が使用できる。また、具体的に、前記第3段階の前記第2段階で製造されたポリサッカライドとサルファイト系化合物との反応は30~60℃の温度で4時間~12時間行うことができる。 Next, the polysaccharide produced in the second step may be reacted with a sulfite-based compound to produce a polysaccharide in which a sulfonic acid group is additionally introduced in addition to carboxyl groups and vinyl groups. At this time, the sulfite compound is one selected from the group consisting of sodium bisulfite, potassium bisulfite, ammonium sulfite, and sodium sulfite. The above compounds can be used. Further, specifically, the reaction between the polysaccharide produced in the second step of the third step and the sulfite compound can be carried out at a temperature of 30 to 60° C. for 4 to 12 hours.

また、前記サルファイト系化合物は、前記ポリサッカライドに導入されたビニル基と反応できる。 Furthermore, the sulfite compound can react with the vinyl group introduced into the polysaccharide.

一例として、前記サルファイト系化合物を使用してポリサッカライド内のマレイン酸基をスルホン酸化、言い換えると、マレイン酸基が置換されたポリサッカライドをスルホコハク酸化(sulfosuccinylation)することができ、これにより、マレイン酸基およびスルホコハク酸基が置換されたポリサッカライドが製造できる。 As an example, the sulfite-based compound can be used to sulfonate the maleic acid group in the polysaccharide, in other words, the polysaccharide in which the maleic acid group has been substituted can be sulfosuccinylated, whereby the maleic acid group can be sulfosuccinylated. Polysaccharides substituted with acid groups and sulfosuccinic acid groups can be produced.

その次に、前記製造された変性デンプンを内部架橋剤および重合開始剤の存在下で、架橋重合して含水ゲル重合体を形成する段階を行うことができる。 Next, the modified starch prepared above may be crosslinked and polymerized in the presence of an internal crosslinking agent and a polymerization initiator to form a hydrogel polymer.

前記段階は、前記変性デンプン、内部架橋剤および重合開始剤を混合して単量体組成物を準備する段階、および前記単量体組成物を熱重合または光重合して含水ゲル重合体を形成する段階からなってもよい。この時、前記変性デンプンおよび内部架橋剤に関する説明は前述のところを参照する。 The steps include preparing a monomer composition by mixing the modified starch, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator, and thermally or photopolymerizing the monomer composition to form a hydrogel polymer. It may consist of the steps of At this time, the description regarding the modified starch and the internal crosslinking agent is referred to above.

また、追加的に、前記単量体組成物は、少なくとも一部が中和された酸性基を有するアクリル酸系化合物をさらに含むことができる。前記単量体組成物内に、前記変性ポリサッカライドおよび前記アクリル酸系化合物は99:1~1:99の重量比で含まれてもよい。前述の範囲を満足する場合に、前記生分解性高吸水性樹脂は、優れた生分解性を示すことができながら、同時に吸水性および保水能が向上できる。 Additionally, the monomer composition may further include an acrylic acid-based compound having at least a partially neutralized acidic group. The modified polysaccharide and the acrylic acid compound may be included in the monomer composition in a weight ratio of 99:1 to 1:99. When the above-mentioned range is satisfied, the biodegradable superabsorbent resin can exhibit excellent biodegradability and at the same time improve water absorbency and water retention capacity.

前記単量体組成物で、前記内部架橋剤は、前記変性ポリサッカライド100重量部に対して0.1~5重量部で使用できる。例えば、前記内部架橋剤は、変性ポリサッカライド100重量部に対して0.1重量部以上、または0.2重量部以上であり、5重量部以下、3重量部以下、2重量部以下、1重量部以下、または0.5重量部以下で使用できる。前記内部架橋剤の含量が過度に低い場合、架橋が十分に起こらなくて適正水準以上の強度実現が難しいことがあり、前記内部架橋剤の含量が過度に高い場合、内部架橋密度が高まって所望の保水能の実現が難しいことがある。 In the monomer composition, the internal crosslinking agent may be used in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the modified polysaccharide. For example, the amount of the internal crosslinking agent is 0.1 parts by weight or more, or 0.2 parts by weight or more, and 5 parts by weight or less, 3 parts by weight or less, 1 part by weight or less, based on 100 parts by weight of the modified polysaccharide. It can be used in an amount of not more than 0.5 part by weight or less than 0.5 part by weight. If the content of the internal crosslinking agent is too low, crosslinking may not occur sufficiently and it may be difficult to achieve a strength above an appropriate level. If the content of the internal crosslinking agent is excessively high, the internal crosslinking density will increase to the desired level. It may be difficult to achieve this water retention capacity.

また、前記重合開始剤は重合方法によって適切に選択でき、熱重合方法を用いる場合には熱重合開始剤を使用し、光重合方法を用いる場合には光重合開始剤を使用し、混成重合方法(熱および光を全て使用する方法)を用いる場合には熱重合開始剤と光重合開始剤を全て使用することができる。但し、光重合方法によっても、紫外線照射などの光照射によって一定量の熱が発生し、また、発熱反応である重合反応の進行によってある程度の熱が発生するので、追加的に熱重合開始剤を使用することもできる。 In addition, the polymerization initiator can be appropriately selected depending on the polymerization method; a thermal polymerization initiator is used when a thermal polymerization method is used, a photopolymerization initiator is used when a photopolymerization method is used, and a photopolymerization initiator is used when a hybrid polymerization method is used. (method using both heat and light), both a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator can be used. However, depending on the photopolymerization method, a certain amount of heat is generated by light irradiation such as ultraviolet irradiation, and a certain amount of heat is also generated by the progress of the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, so it is necessary to additionally use a thermal polymerization initiator. You can also use

前記光重合開始剤は、紫外線などの光によってラジカルを形成することができる化合物であれば、その構成の限定なく使用できる。 The photopolymerization initiator can be used without any limitation in composition as long as it is a compound that can form radicals when exposed to light such as ultraviolet rays.

前記光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインエーテル(benzoin ether)、ジアルキルアセトフェノン(dialkyl acetophenone)、ヒドロキシルアルキルケトン(hydroxyl alkylketone)、フェニルグリオキシレート(phenyl glyoxylate)、ベンジルジメチルケタール(Benzyl Dimethyl Ketal)、アシルホスフィン(acyl phosphine)およびアルファ-アミノケトン(α-aminoketone)からなる群より選択される一つ以上を使用することができる。一方、アシルホスフィンの具体例としては、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネートなどが挙げられる。より多様な光開始剤についてはReinhold Schwalm著書である“UV Coatings:Basics、Recent Developments and New Application(Elsevier 2007年)”p115によく明示されており、上述の例に限定されない。 Examples of the photopolymerization initiator include benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkyl ketone, phenyl glyoxylate, and benzyl dimethyl ketone. Tar (Benzyl Dimethyl Ketal), One or more selected from the group consisting of acyl phosphine and alpha-aminoketone can be used. On the other hand, specific examples of acylphosphines include diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, and ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) Examples include phenylphosphinate. For more diverse light starting agents, "UV Coatings: BASICS: BASICS, RECENT Developments and New APPLICATION (ELSEVIER 2007)" P115 , Not limited to the above example.

また、前記熱重合開始剤としては、過硫酸塩系開始剤、アゾ系開始剤、過酸化水素およびアスコルビン酸からなる開始剤群より選択される一つ以上を使用することができる。具体的に、過硫酸塩系開始剤の例としては過硫酸ナトリウム(Sodium persulfate;Na)、過硫酸カリウム(Potassium persulfate;K)、過硫酸アンモニウム(Ammonium persulfate;(NH)などがあり、アゾ(Azo)系開始剤の例としては2,2-アゾビス-(2-アミジノプロパン)二塩酸塩(2,2-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride)、2,2-アゾビス-(N,N-ジメチレン)イソブチルアミジン二塩酸塩(2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride)、2-(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル(2-(carbamoylazo)isobutylonitril)、2,2-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride)、4,4-アゾビス-(4-シアノ吉草酸)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid))などがある。より多様な熱重合開始剤についてはOdian著書の“Principle of Polymerization(Wiley、1981)”、p203によく明示されており、上述の例に限定されない。 Further, as the thermal polymerization initiator, one or more selected from the initiator group consisting of persulfate-based initiators, azo-based initiators, hydrogen peroxide, and ascorbic acid can be used. Specifically, examples of persulfate-based initiators include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), and ammonium persulfate (Ammonium persulfate). (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), and examples of azo initiators include 2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (2,2-azobis(2-amidinopropane) ) dihydrochloride), 2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride trill (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride (2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane ] dihydrochloride), 4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid), and the like. A more variety of thermal polymerization initiators are well described in "Principle of Polymerization" by Odian (Wiley, 1981), p. 203, and are not limited to the above-mentioned examples.

このような重合開始剤は、前記変性ポリサッカライド100重量部に対して2重量部以下で使用できる。即ち、前記重合開始剤の濃度が過度に低い場合、重合速度が遅くなり最終製品に残存モノマーが多量で抽出されることがあって好ましくない。逆に、前記重合開始剤の濃度が前記範囲より高い場合、ネットワークを成す高分子鎖が短くなって水可溶成分の含量が高まり加圧吸水能が低まるなど樹脂の物性が低下することがあって好ましくない。 Such a polymerization initiator can be used in an amount of 2 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the modified polysaccharide. That is, if the concentration of the polymerization initiator is too low, the polymerization rate will be slow and a large amount of residual monomer may be extracted into the final product, which is not preferable. On the other hand, if the concentration of the polymerization initiator is higher than the above range, the polymer chains forming the network will become shorter, the content of water-soluble components will increase, and the physical properties of the resin will deteriorate, such as a decrease in water absorption capacity under pressure. I don't like it.

前記単量体組成物は必要によって、増粘剤(thickener)、可塑剤、保存安定剤、酸化防止剤などの添加剤をさらに含むことができる。 The monomer composition may further include additives such as a thickener, a plasticizer, a storage stabilizer, and an antioxidant, if necessary.

そして、前記単量体を含む単量体組成物は、高分子量のデンプンのように不溶性である場合、懸濁液状態であってもよく、低分子量のデキストリンのように水溶性である場合、水などの溶媒に溶解された溶液状態であってもよい。このような単量体組成物中の固形分含量、即ち、単量体、内部架橋剤および重合開始剤の濃度は、重合時間および反応条件などを考慮して適切に調節できる。例えば、前記単量体組成物内の固形分含量は、10~80重量%、または15~60重量%、または30~50重量%であってもよい。 When the monomer composition containing the monomer is insoluble like high molecular weight starch, it may be in a suspension state, and when it is water soluble like low molecular weight dextrin, It may be in a solution state dissolved in a solvent such as water. The solid content in such a monomer composition, that is, the concentration of the monomer, internal crosslinking agent, and polymerization initiator, can be appropriately adjusted in consideration of the polymerization time, reaction conditions, and the like. For example, the solids content within the monomer composition may be 10-80%, or 15-60%, or 30-50% by weight.

前記単量体組成物が上記のような範囲の固形分含量を有する場合、高濃度水溶液の重合反応で現れるゲル効果現象を用いて重合後未反応単量体を除去する必要がないようにしながらも、後述の重合体の粉砕時に粉砕効率を調節するために有利であり得る。 When the monomer composition has a solids content in the above range, the gel effect phenomenon that appears in the polymerization reaction of a highly concentrated aqueous solution can be used to eliminate the need to remove unreacted monomers after polymerization. may also be advantageous for adjusting the grinding efficiency during grinding of the polymers described below.

この時使用できる溶媒は前述の成分を溶解することができればその構成の限定なく使用でき、例えば、水、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、トルエン、キシレン、ブチロラクトン、カルビトール、メチルセロソルブアセテートおよびN,N-ジメチルアセトアミドなどから選択された1種以上を組み合わせて使用することができる。 Solvents that can be used at this time can be used without any limitation as long as they can dissolve the above-mentioned components, and examples include water, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-butanediol, propylene glycol, and ethylene glycol. Monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol ethyl ether, toluene, xylene, butyrolactone, carbitol, methyl cellosolve acetate and N , N-dimethylacetamide and the like can be used in combination.

一方、前記変性ポリサッカライドの架橋重合は、熱重合、光重合または混成重合して含水ゲル重合体を形成することができれば、特に構成の限定なく行うことができる。 On the other hand, the crosslinking polymerization of the modified polysaccharide can be carried out without particular configuration limitations, as long as a hydrogel polymer can be formed by thermal polymerization, photopolymerization, or hybrid polymerization.

具体的に、重合方法は重合エネルギー源によって大きく熱重合および光重合に分けられ、通常熱重合を行う場合、ニーダー(kneader)などの攪拌軸を有する反応器で行うことができ、光重合を行う場合、移動可能なコンベヤーベルトを備えた反応器で行うか、底の平たい容器で行うことができるが、上述の重合方法は一例であり、本発明は上述の重合方法に限定されない。 Specifically, polymerization methods are broadly divided into thermal polymerization and photopolymerization depending on the polymerization energy source, and when thermal polymerization is normally performed, it can be performed in a reactor with a stirring shaft such as a kneader, and photopolymerization is performed. In this case, it can be carried out in a reactor equipped with a movable conveyor belt or in a flat-bottomed vessel, but the above-mentioned polymerization method is only an example, and the present invention is not limited to the above-mentioned polymerization method.

一例として、前述のように攪拌軸を備えたニーダー(kneader)などの反応器に、熱風を供給するか反応器を加熱して熱重合を行って得られた含水ゲル重合体は、反応器に備えられた攪拌軸の形態によって、反応器排出口に排出される含水ゲル重合体は数センチメートル~数ミリメートル形態であってもよい。具体的に、得られる含水ゲル重合体の大きさは注入されるモノマー組成物の濃度および注入速度などによって多様に示され、通常重量平均粒径が2~50mmである含水ゲル重合体が得られる。 For example, as mentioned above, a hydrogel polymer obtained by thermal polymerization by supplying hot air or heating the reactor to a reactor such as a kneader equipped with a stirring shaft is placed in the reactor. Depending on the shape of the provided stirring shaft, the hydrogel polymer discharged into the reactor outlet may have a shape of several centimeters to several millimeters. Specifically, the size of the obtained hydrogel polymer varies depending on the concentration and injection speed of the monomer composition injected, and a hydrogel polymer having a weight average particle size of 2 to 50 mm is usually obtained. .

また、前述のように移動可能なコンベヤーベルトを備えた反応器または底の平たい容器で光重合を行う場合、通常得られる含水ゲル重合体の形態はベルトの幅を有するシート状の含水ゲル重合体であってもよい。この時、重合体シートの厚さは注入されるモノマー組成物の濃度および注入速度または注入量によって変わるが、通常約0.5~約5cmの厚さを有するシート状の重合体が得られるようにモノマー組成物を供給することが好ましい。シート状の重合体の厚さが過度に薄い程度にモノマー組成物を供給する場合、生産効率が低くて好ましくなく、シート状の重合体の厚さが5cmを超過する場合には過度に厚い厚さによって、重合反応が厚さ全体にかけて均一に起こらないことがある。 Furthermore, when photopolymerization is carried out in a reactor equipped with a movable conveyor belt or in a flat-bottomed container as described above, the form of the hydrogel polymer obtained is usually a sheet-like hydrogel polymer having the width of the belt. It may be. At this time, the thickness of the polymer sheet varies depending on the concentration of the monomer composition to be injected and the injection speed or injection amount, but usually a sheet-like polymer having a thickness of about 0.5 to about 5 cm is obtained. Preferably, the monomer composition is supplied to the monomer composition. If the monomer composition is supplied to the extent that the thickness of the sheet-shaped polymer is excessively thin, production efficiency will be low, which is undesirable, and if the thickness of the sheet-shaped polymer exceeds 5 cm, the thickness will be excessively large. Depending on the thickness, the polymerization reaction may not occur uniformly throughout the thickness.

この時、このような方法で得られた含水ゲル重合体は、含水率が40~70重量%であってもよい。例えば、前記含水ゲル重合体の含水率は40重量%以上、45重量%以上、または50重量%以上であり、70重量%以下、65重量%以下、または60重量%以下であってもよい。前記含水ゲル重合体の含水率が過度に低い場合、以後の粉砕段階で適切な表面積を確保しにくくて乾燥の効率が落ちる恐れがあり、前記含水ゲル重合体の含水率が過度に高い場合、以後の粉砕段階で受ける圧力が増加して加圧下吸水能力が低下することがあり、粉砕以後乾燥段階で多くのエネルギーおよび長い時間がかかる恐れがある。 At this time, the hydrogel polymer obtained by such a method may have a water content of 40 to 70% by weight. For example, the water content of the hydrogel polymer may be 40% by weight or more, 45% by weight or more, or 50% by weight or more, and 70% by weight or less, 65% by weight or less, or 60% by weight or less. If the water content of the hydrogel polymer is too low, it may be difficult to secure an appropriate surface area in the subsequent pulverization step, which may reduce drying efficiency, and if the water content of the hydrogel polymer is too high, The pressure applied in the subsequent pulverization step may increase and the water absorption capacity under pressure may decrease, and the drying step after pulverization may require a lot of energy and a long time.

一方、本明細書全体で「含水率」は、全体含水ゲル重合体重量に対して占める水分の含量であって、含水ゲル重合体の重量から乾燥状態の重合体の重量を引いた値を意味する。具体的には、赤外線加熱を通じてクラム状態の重合体の温度を上げて乾燥する過程で重合体中の水分蒸発による重量減少分を測定して計算された値と定義する。この時、含水率を測定するための乾燥は、室温で約50℃まで温度を上昇させた後、50℃で約6時間真空乾燥することで行われる。 On the other hand, throughout this specification, "water content" refers to the content of water relative to the total weight of the hydrogel polymer, and means the value obtained by subtracting the weight of the dry polymer from the weight of the hydrogel polymer. do. Specifically, it is defined as a value calculated by measuring the weight loss due to water evaporation in the polymer during the process of raising the temperature of the polymer in crumb state through infrared heating and drying it. At this time, drying for measuring the moisture content is performed by raising the temperature to about 50° C. at room temperature and then vacuum drying at 50° C. for about 6 hours.

一方、前記含水ゲル状重合体の製造後、後続の乾燥および粉砕工程の遂行に先立ち、製造された含水ゲル状重合体を粉砕する粗粉砕工程を選択的に行うことができる。 Meanwhile, after the production of the hydrogel polymer, a coarse pulverization step of pulverizing the produced hydrogel polymer can be selectively performed prior to the subsequent drying and pulverization steps.

前記粗粉砕工程は後続の乾燥工程で乾燥効率を高め、最終製造される高吸水性樹脂粉末の粒子の大きさを制御するための工程であって、この時、使用される粉砕機は構成の限定はないが、具体的に、垂直型切断機(Vertical pulverizer)、ターボカッター(Turbo cutter)、ターボグラインダ(Turbo grinder)、回転切断式粉砕機(Rotary cutter mill)、切断式粉砕機(Cutter mill)、円板粉砕機(Disc mill)、小片破砕機(Shred crusher)、破砕機(Crusher)、ミートチョッパー(meat chopper)および円板式切断機(Disc cutter)からなる粉砕機器群より選択されるいずれか一つを含むことができるが、上述の例に限定されない。 The coarse grinding process is a process for increasing the drying efficiency in the subsequent drying process and controlling the particle size of the super absorbent resin powder to be finally manufactured. Specific examples include, but are not limited to, a vertical pulverizer, a turbo cutter, a turbo grinder, a rotary cutter mill, and a cutter mill. ), Disc mill, Shred crusher, Crusher, meat chopper, and Disc cutter. However, it is not limited to the above example.

前記粗粉砕工程は、一例として、前記含水ゲル状重合体の粒径が約2~約10mmになるように行うことができる。含水ゲル状重合体の粒径が2mm未満に粉砕することは前記含水ゲル状重合体の高い含水率によって技術的に容易でなく、また、粉砕された粒子間に互いに凝集する現象が発生することもある。一方、粒径が10mm超過に粉砕する場合、以後に行われる乾燥段階の効率増大効果が微小である。 The coarse pulverization step can be performed, for example, so that the hydrogel polymer has a particle size of about 2 to about 10 mm. It is technically difficult to grind the hydrogel polymer to a particle size of less than 2 mm due to the high water content of the hydrogel polymer, and a phenomenon in which the pulverized particles agglomerate with each other occurs. There is also. On the other hand, when the particles are crushed to a particle size exceeding 10 mm, the effect of increasing the efficiency of the subsequent drying step is small.

その次に、前記段階で製造した含水ゲル状重合体を乾燥、粉砕、および分級してベース樹脂を製造する段階が行われる。 Next, the step of drying, pulverizing, and classifying the hydrogel-like polymer produced in the above step to produce a base resin is performed.

前記乾燥方法は、含水ゲル状重合体の乾燥工程として通常使用されるものであれば、その構成の限定なく選択されて使用できる。具体的に、熱風供給、赤外線照射、極超短波照射、または紫外線照射などの方法で乾燥段階を行うことができる。 The drying method can be selected and used without limitation as long as it is normally used as a drying process for hydrogel polymers. Specifically, the drying step can be performed by supplying hot air, infrared irradiation, ultrahigh frequency irradiation, ultraviolet irradiation, or the like.

具体的に、前記乾燥は、真空条件下で100℃未満の温度、具体的に、約30℃~約80℃の温度で行うことができる。前記乾燥温度が100℃以上である場合、変性ポリサッカライドが分解されることがあって適合せず、前記乾燥温度が30℃未満である場合には乾燥時間が過度に長くなる恐れがある。 Specifically, the drying can be carried out under vacuum conditions at a temperature below 100°C, specifically at a temperature of about 30°C to about 80°C. If the drying temperature is 100° C. or higher, the modified polysaccharide may be decomposed, making it unsuitable. If the drying temperature is lower than 30° C., the drying time may become excessively long.

一方、乾燥時間の場合には工程効率などを考慮して、約20~約90分間行うことができるが、これに限定されない。 On the other hand, the drying time may be approximately 20 to approximately 90 minutes in consideration of process efficiency, but is not limited thereto.

このような乾燥段階進行後の重合体の含水率は、約5~約10重量%であってもよい。 The water content of the polymer after such drying step may be from about 5 to about 10% by weight.

前記乾燥工程後には、粉砕工程が行われる。 After the drying process, a pulverizing process is performed.

前記粉砕工程は、重合体粉末、即ち、ベース樹脂の粒径が約150~約850μmになるように行うことができる。このような粒径に粉砕するために使用される粉砕機は具体的に、ピンミル(pin mill)、ハンマーミル(hammer mill)、スクリューミル(screw mill)、ロールミル(roll mill)、ディスクミル(disc mill)またはジョグミル(jog mill)などを使用することができるが、上述の例に本発明が限定されるのではない。 The grinding process may be performed such that the particle size of the polymer powder, ie, the base resin, is about 150 to about 850 μm. Mills used to grind to such particle sizes include pin mills, hammer mills, screw mills, roll mills, and disc mills. mill or jog mill, etc., but the invention is not limited to the above-mentioned example.

また、前記のような粉砕段階後、最終製品化される高吸水性樹脂の物性を管理するために、粉砕された重合体粉末を粒径によって分級する工程をさらに経てもよい。 Further, after the above-mentioned pulverization step, the pulverized polymer powder may be further classified according to particle size in order to control the physical properties of the final product of the superabsorbent resin.

好ましくは、粒径が約150~約850μmである重合体を分級して、このような粒径を有する重合体のみをベース樹脂にして表面架橋反応段階を経て製品化することができる。 Preferably, a polymer having a particle size of about 150 to about 850 μm is classified, and only the polymer having such a particle size can be used as a base resin to be manufactured into a product through a surface crosslinking reaction step.

前記工程の結果として得られるベース樹脂は、アクリル酸系単量体と内部架橋剤を媒介として架橋重合された架橋重合体を含む粉末形態を有することができる。具体的に、前記ベース樹脂は、150~850μmの粒径を有する粉末形態を有することができる。 The base resin obtained as a result of the above process may have a powder form including a crosslinked polymer that is crosslinked using an acrylic acid monomer and an internal crosslinking agent. Specifically, the base resin may have a powder form with a particle size of 150 to 850 μm.

一方、さらに、前述の生分解性高吸水性樹脂を含む衛生用品が提供される。 On the other hand, there is further provided a sanitary product containing the above-mentioned biodegradable superabsorbent resin.

以下、発明の理解のために好ましい実施例が提示される。しかし、下記の実施例は発明を例示するためのものに過ぎず、発明をこれらのみに限定するのではない。 Below, preferred embodiments are presented for understanding the invention. However, the following examples are merely for illustrating the invention and are not intended to limit the invention to these.

製造例1:変性キトサン(M/S)の製造
(1)段階1:キトサンのマレイン酸化段階
キトサン20gとマレイン酸無水物(Maleic Anhydride)100gを250mlの三口フラスコに投入した後、90℃で6時間攪拌した。反応後、混合物をアセトン溶媒に沈殿およびろ過して過量投入されたマレイン酸無水物(Maleic Anhydride)を除去し、50℃で24時間以上乾燥した後、マレイン酸化されたキトサンを得た。
Production Example 1: Production of modified chitosan (M/S) (1) Step 1: Maleic oxidation step of chitosan 20 g of chitosan and 100 g of maleic anhydride were put into a 250 ml three-necked flask, and then heated at 90°C for 6 hours. Stir for hours. After the reaction, the mixture was precipitated into an acetone solvent and filtered to remove excess maleic anhydride, and dried at 50° C. for 24 hours or more to obtain maleated chitosan.

(2)段階2:マレイン酸化された官能基のうちの少なくとも一部のスルホン化段階
マレイン酸化されたキトサン20gと亜硫酸水素ナトリウム(sodium bisulfite)5gを250mlの三口フラスコに投入した後、40℃で6時間攪拌した。攪拌後、反応物をNaCOを添加してpH6~7に調整した後、水とエタノールで数回洗浄後、50℃で24時間以上乾燥して最終マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)基が導入された変性キトサン(M/S)を製造した。
(2) Step 2: Step of sulfonation of at least a part of the maleated functional groups After putting 20 g of maleated chitosan and 5 g of sodium bisulfite into a 250 ml three-necked flask, the mixture was heated at 40°C. Stirred for 6 hours. After stirring, the reaction mixture was adjusted to pH 6-7 by adding Na 2 CO 3 , washed several times with water and ethanol, and dried at 50°C for over 24 hours to form the final maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH). And modified chitosan (M/S) into which a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) group was introduced was produced.

前記製造されたキトサンの重量平均分子量が50,000g/molであり、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(DS)は0.22であり、スルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)置換度(DS)は0.55であった。この時、これらの各置換基の置換度はH NMRのマレイン酸基のビニル(Vinyl)(CH=CH、6.3ppm)に該当するピーク(Peak)の積分(Integral)比率を基に計算し、具体的な計算方法は下記の通りである。 The weight average molecular weight of the produced chitosan is 50,000 g/mol, the degree of substitution (DS M ) of the maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) is 0.22, and the degree of substitution (DS M ) of the maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) is 0.22, and the degree of substitution (DS M ) of the maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) is 0.22 . H) CH 2 COOH) degree of substitution (DS S ) was 0.55. At this time, the degree of substitution of each of these substituents is calculated based on the integral ratio of the peak corresponding to vinyl (CH=CH, 6.3 ppm) of the maleic acid group in 1 H NMR. However, the specific calculation method is as follows.

まず、前記段階1で製造されたマレイン酸化されたキトサンに対するH NMRスペクトルを得て、これを図1に示した。図1を参照すれば、マレイン酸基のビニル基に該当する6.3ppmでピークが現れたことから、キトサンにマレイン酸基が導入されたのを確認することができ、このようなピークの積分(Integral)比率を基に前記段階1で製造されたマレイン酸化されたキトサンのマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)置換度が分かった。 First, a 1 H NMR spectrum of the maleated chitosan prepared in Step 1 was obtained and is shown in FIG. Referring to Figure 1, a peak appeared at 6.3 ppm, which corresponds to the vinyl group of the maleic acid group, confirming that the maleic acid group was introduced into chitosan. Based on the (Integral) ratio, the degree of maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) substitution of the maleated chitosan prepared in step 1 was determined.

その次に、最終製造された変性キトサン(M/S)に対してH NMRスペクトルを得て、これを図2に示した。図2を参照すれば、マレイン酸基のビニル基に該当する6.3ppmでのピークが減少したことから、マレイン酸基のビニル基にスルホン酸基が導入されてマレイン酸基のビニル基が減少したのを確認することができた。また、このようなピークの積分(Integral)比率を基に最終製造された変性キトサン(M/S)のマレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)置換度が分かった。また、これにより、最終製造された変性キトサン(M/S)のスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)の置換度を計算することができる。 Next, a 1 H NMR spectrum was obtained for the finally produced modified chitosan (M/S), which is shown in FIG. Referring to Figure 2, since the peak at 6.3 ppm corresponding to the vinyl group of the maleic acid group decreased, the vinyl group of the maleic acid group decreased due to the introduction of a sulfonic acid group to the vinyl group of the maleic acid group. I was able to confirm that it was done. Furthermore, the degree of maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) substitution of the finally produced modified chitosan (M/S) was determined based on the integral ratio of the peaks. Furthermore, this allows calculation of the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) of the finally produced modified chitosan (M/S).

製造例2:変性デンプン1(M/S-1)の製造
(1)段階1:非変性デンプンの酸処理段階
デンプン20gを2M HCl溶液200mlに投入した後、35℃で24時間攪拌した。その後、フィルターして水とエタノールで数回洗浄後、50℃で24時間以上乾燥して酸処理されたデンプンを得た。
Production Example 2: Production of modified starch 1 (M/S-1) (1) Step 1: Acid treatment step of unmodified starch 20 g of starch was added to 200 ml of 2M HCl solution, and then stirred at 35° C. for 24 hours. Thereafter, it was filtered, washed several times with water and ethanol, and then dried at 50° C. for more than 24 hours to obtain acid-treated starch.

(2)段階2:酸処理されたデンプンのマレイン酸化段階
酸処理されたデンプン20gとマレイン酸無水物(Maleic Anhydride)100gを250mlの三口フラスコに投入した後、90℃で6時間攪拌した。反応後、混合物をアセトン溶媒に沈殿およびろ過して過量投入されたマレイン酸無水物(Maleic Anhydride)を除去し、50℃で24時間以上乾燥した後、マレイン酸化された変性デンプンを得た。
(2) Step 2: Maleation step of acid-treated starch 20 g of acid-treated starch and 100 g of maleic anhydride were put into a 250 ml three-necked flask and stirred at 90° C. for 6 hours. After the reaction, the mixture was precipitated in an acetone solvent and filtered to remove excess maleic anhydride, and dried at 50° C. for 24 hours or more to obtain maleated modified starch.

(3)段階3:マレイン酸化された官能基のうちの少なくとも一部のスルホン化段階
マレイン酸化された変性デンプン20gと亜硫酸水素ナトリウム(sodium bisulfite)5gを250mlの三口フラスコに投入した後、40℃で6時間攪拌した。攪拌後、反応物をNaCOを添加してpH6~7に調整した後、水とエタノールで数回洗浄後、50℃で24時間以上乾燥して最終マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)基が導入された変性デンプン1(M/S-1)を製造した。
(3) Step 3: Step of sulfonation of at least some of the maleated functional groups After putting 20 g of maleated modified starch and 5 g of sodium bisulfite into a 250 ml three-necked flask, the mixture was heated at 40°C. The mixture was stirred for 6 hours. After stirring, the reaction mixture was adjusted to pH 6-7 by adding Na 2 CO 3 , washed several times with water and ethanol, and dried at 50°C for over 24 hours to form the final maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH). And modified starch 1 (M/S-1) into which a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) group was introduced was produced.

前記製造された変性デンプンは重量平均分子量が50,000g/molであり、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(DS)は0.62であり、スルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)置換度(DS)は0.07であった。 The produced modified starch has a weight average molecular weight of 50,000 g/mol, a degree of substitution (DS M ) of maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) of 0.62, and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3H ) CH2COOH ) degree of substitution ( DSS ) was 0.07.

この時、各置換基の置換度は、前記段階2で製造されたマレイン酸化された変性デンプンと最終製造された変性デンプン(M/S)それぞれに対するH NMRスペクトルを求めた後、各スペクトルでのマレイン酸基のビニル(CH=CH、6.3ppm)に該当するピーク(Peak)の積分(Integral)比率を基に計算した。具体的な計算方法は前記製造例1の変性キトサン(M/S)に対する置換度計算方法を参照し、以下の残りの製造例も同様な方法で計算した。 At this time, the degree of substitution of each substituent is determined by determining the 1 H NMR spectra of the maleated modified starch produced in step 2 and the final modified starch (M/S), and then determining the degree of substitution for each substituent. It was calculated based on the integral ratio of the peak corresponding to vinyl maleic acid group (CH=CH, 6.3 ppm). For a specific calculation method, refer to the substitution degree calculation method for modified chitosan (M/S) in Production Example 1, and calculations were made in the same manner for the remaining production examples below.

製造例3:変性デンプン2(M/S-2)の製造
前記製造例2で亜硫酸水素ナトリウムを10g使用したことを除いては、製造例2と同様な方法を使用して変性デンプン2(M/S-2)を製造した。
Production Example 3: Production of Modified Starch 2 (M/S-2) Modified Starch 2 (M/S-2) was produced using the same method as Production Example 2, except that 10 g of sodium bisulfite was used in Production Example 2. /S-2) was produced.

前記製造された変性デンプンは重量平均分子量が50,000g/molであり、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(DS)は0.51であり、スルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)置換度(DS)は0.16であった。 The modified starch produced above has a weight average molecular weight of 50,000 g/mol, a degree of substitution (DS M ) of maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) of 0.51, and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3H ) CH2COOH ) degree of substitution ( DSS ) was 0.16.

製造例4:変性デンプン3(M/S-3)の製造
前記製造例2で亜硫酸水素ナトリウムを14g使用したことを除いては、製造例2と同様な方法を使用して変性デンプン3(M/S-3)を製造した。
Production Example 4: Production of Modified Starch 3 (M/S-3) Modified Starch 3 (M/S-3) was produced using the same method as Production Example 2, except that 14 g of sodium bisulfite was used in Production Example 2. /S-3) was produced.

前記製造された変性デンプンは重量平均分子量が50,000g/molであり、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(DS)は0.36であり、スルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)置換度(DS)は0.28であった。 The modified starch produced above has a weight average molecular weight of 50,000 g/mol, a degree of substitution (DS M ) of maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) of 0.36, and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3H ) CH2COOH ) degree of substitution ( DSS ) was 0.28.

製造例5:変性デンプン4(M/S-4)の製造
前記製造例2で亜硫酸水素ナトリウムを20g使用したことを除いては、製造例2と同様な方法を使用して変性デンプン4(M/S-4)を製造した。
Production Example 5: Production of Modified Starch 4 (M/S-4) Modified Starch 4 (M/S-4) was produced using the same method as Production Example 2, except that 20 g of sodium bisulfite was used in Production Example 2. /S-4) was produced.

前記製造された変性デンプンは重量平均分子量が50,000g/molであり、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(DS)は0.21であり、スルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)置換度(DS)は0.43であった。 The modified starch produced above has a weight average molecular weight of 50,000 g/mol, a degree of substitution (DS M ) of maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) of 0.21, and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3H ) CH2COOH ) degree of substitution ( DSS ) was 0.43.

比較製造例1:変性デンプン(M)の製造
(1)段階1:非変性デンプンの酸処理段階
デンプン20gを2M HCl溶液200mlに投入した後、35℃で24時間攪拌した。その後、フィルターして水とエタノールで数回洗浄後、50℃で24時間以上乾燥して酸処理されたデンプンを得た。
Comparative Production Example 1: Production of modified starch (M) (1) Step 1: Acid treatment step of unmodified starch 20 g of starch was added to 200 ml of 2M HCl solution, and then stirred at 35° C. for 24 hours. Thereafter, it was filtered, washed several times with water and ethanol, and then dried at 50° C. for more than 24 hours to obtain acid-treated starch.

(2)段階2:酸処理されたデンプンのマレイン酸化段階
酸処理されたデンプン20gとマレイン酸無水物(Maleic Anhydride)100gを250mlの三口フラスコに投入した後、90℃で6時間攪拌した。反応後、混合物をアセトン溶媒に沈殿およびろ過して過量投入されたマレイン酸無水物(Maleic Anhydride)を除去し、50℃で24時間以上乾燥した後、マレイン酸化された変性デンプン(M)を得た。
(2) Step 2: Maleation step of acid-treated starch 20 g of acid-treated starch and 100 g of maleic anhydride were put into a 250 ml three-necked flask and stirred at 90° C. for 6 hours. After the reaction, the mixture was precipitated in an acetone solvent and filtered to remove excess maleic anhydride, and dried at 50°C for 24 hours or more to obtain maleated modified starch (M). Ta.

最終製造された変性デンプン(M)は重量平均分子量が50,000g/molであり、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(DS)が0.70であった。 The final produced modified starch (M) had a weight average molecular weight of 50,000 g/mol and a degree of substitution (DS M ) of maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) of 0.70.

比較製造例2:変性デンプン(M/S’)の製造
前記製造例2で亜硫酸水素ナトリウムを30g使用したことを除いては、製造例2と同様な方法を使用して変性デンプン(M/S’)を製造した。
Comparative Production Example 2: Production of modified starch (M/S') Modified starch (M/S') was produced using the same method as Production Example 2, except that 30 g of sodium bisulfite was used in Production Example 2. ') was manufactured.

前記製造された変性デンプンは重量平均分子量が50,000g/molであり、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)の置換度(DS)は0.14であり、スルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)置換度(DS)は0.54であった。 The modified starch produced above has a weight average molecular weight of 50,000 g/mol, a degree of substitution (DS M ) of maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) of 0.14, and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3H ) CH2COOH ) degree of substitution ( DSS ) was 0.54.

実施例1
攪拌機、窒素投入器、温度計を装着した3Lガラス容器に、前記製造例1で製造した変性キトサン(M/S)100g、内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート(Mn=575)0.23g、光開始剤としてビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド0.008g、熱開始剤として過硫酸ナトリウム(SPS)0.12g、98%水酸化ナトリウム溶液39.7gおよび水200gを添加して窒素を連続的に投入しながら単量体組成物を製造した。
Example 1
In a 3L glass container equipped with a stirrer, a nitrogen injector, and a thermometer, 100 g of the modified chitosan (M/S) produced in Production Example 1, 0.23 g of polyethylene glycol diacrylate (Mn = 575) as an internal crosslinking agent, and light Add 0.008 g of bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide as an initiator, 0.12 g of sodium persulfate (SPS) as a thermal initiator, 39.7 g of 98% sodium hydroxide solution and 200 g of water. A monomer composition was produced while nitrogen was continuously introduced.

前記単量体組成物を横250mm、縦250mm、高さ30mmのステンレス材質の容器に加えて80℃のUVチャンバーで紫外線を60秒間照射(照射量:10mV/cm)し、2分間エージング(aging)させて、含水ゲル状重合体を得た。 The monomer composition was added to a stainless steel container measuring 250 mm in width, 250 mm in length, and 30 mm in height, irradiated with ultraviolet rays for 60 seconds (irradiation amount: 10 mV/cm 2 ) in a UV chamber at 80° C., and aged for 2 minutes ( aging) to obtain a hydrogel polymer.

得られた含水ゲル状重合体を3mm×3mmの大きさに粉砕した後、得られたゲル型樹脂を600μmの孔大きさを有するステンレスワイヤーガーゼの上に約30mm厚さで広げておいて50℃真空オーブンで10時間乾燥した。このように得られた乾燥重合体を粉砕機を使用して粉砕し、ASTM規格の標準網ふるいで分級して300~600μmの粒子の大きさを有するベース樹脂を得て、これを高吸水性樹脂にした。 After crushing the obtained hydrogel-like polymer into a size of 3 mm x 3 mm, the obtained gel-type resin was spread to a thickness of about 30 mm on stainless steel wire gauze having a pore size of 600 μm. It was dried in a vacuum oven at 10°C for 10 hours. The dry polymer thus obtained is pulverized using a pulverizer and classified using a standard mesh sieve according to ASTM standards to obtain a base resin having a particle size of 300 to 600 μm. Made of resin.

実施例2~5
変性キトサン(M/S)の代わりに下記表1の変性デンプンを使用したことを除いては、実施例1と同様な方法を使用して高吸水性樹脂を製造した。
Examples 2 to 5
A superabsorbent resin was produced in the same manner as in Example 1, except that modified starch shown in Table 1 below was used instead of modified chitosan (M/S).

比較例1および2
変性キトサン(M/S)の代わりに下記表1の変性デンプンを使用したことを除いては、実施例1と同様な方法を使用して高吸水性樹脂を製造した。
Comparative examples 1 and 2
A superabsorbent resin was produced in the same manner as in Example 1, except that modified starch shown in Table 1 below was used instead of modified chitosan (M/S).

実験例
前記実施例および比較例で製造した高吸水性樹脂に対して、次のような方法で物性を評価し、その結果を下記表1に示した。
Experimental Example The physical properties of the superabsorbent resins produced in the Examples and Comparative Examples were evaluated in the following manner, and the results are shown in Table 1 below.

別に表記しない限り、下記物性評価は全て恒温恒湿(23±1℃、相対湿度50±10%)で行い、生理食塩水または塩水は0.9重量%塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を意味する。 Unless otherwise specified, all physical property evaluations below were performed at constant temperature and humidity (23±1° C., relative humidity 50±10%), and physiological saline or salt water refers to a 0.9% by weight sodium chloride (NaCl) aqueous solution.

(1)遠心分離保水能(CRC:Centrifuge Retention Capacity)
各樹脂の無荷重下吸収倍率による保水能をEDANA WSP 241.3によって測定した。
(1) Centrifuge Retention Capacity (CRC)
The water retention capacity of each resin in terms of absorption capacity under no load was measured using EDANA WSP 241.3.

具体的に、高吸水性樹脂W(g)(約0.2g)を不織布製の封筒に均一に入れて密封(seal)した後、常温で生理食塩水(0.9重量%)に浸水させた。30分経過後、遠心分離機を用いて250Gの条件下で前記封筒から3分間水気を切って、封筒の質量W(g)を測定した。また、樹脂を使用せず同一な操作を行った後にその時の質量W(g)を測定した。得られた各質量を用いて次の式によってCRC(g/g)を算出した。 Specifically, super absorbent resin W 0 (g) (approximately 0.2 g) was uniformly placed in a nonwoven envelope and sealed, and then immersed in physiological saline (0.9% by weight) at room temperature. I let it happen. After 30 minutes, the envelope was drained for 3 minutes using a centrifuge at 250 G, and the mass W 2 (g) of the envelope was measured. Moreover, after performing the same operation without using the resin, the mass W 1 (g) at that time was measured. CRC (g/g) was calculated using the following formula using each mass obtained.

[数式1]
CRC(g/g)={[W(g)-W(g)]/W(g)}-1
[Formula 1]
CRC (g/g) = {[W 2 (g) - W 1 (g)]/W 0 (g)} - 1

(2)加圧吸水能(AUP:Absorption Under Pressure)
各樹脂の0.7psiの加圧吸水能を、EDANA法 WSP 242.3によって測定した。
(2) Absorption Under Pressure (AUP)
The 0.7 psi pressurized water absorption capacity of each resin was determined by EDANA method WSP 242.3.

具体的に、内径60mmのプラスチックの円筒底にステンレス製400mesh鉄網を装着させた。常温および湿度50%の条件下で鉄網上に高吸水性樹脂W(g)(0.90g)を均一に散布し、その上に0.7psiの荷重を均一にさらに付与することができるピストンは外径60mmより若干小さく円筒の内壁と隙間がなく上下動きが妨害を受けないようにした。この時、前記装置の重量W(g)を測定した。 Specifically, a stainless steel 400 mesh iron mesh was attached to the bottom of a plastic cylinder with an inner diameter of 60 mm. Super absorbent resin W 0 (g) (0.90 g) can be uniformly spread on the iron mesh under conditions of room temperature and 50% humidity, and a load of 0.7 psi can be further applied uniformly on it. The piston has an outer diameter slightly smaller than 60 mm and has no gap with the inner wall of the cylinder, so that its vertical movement is not hindered. At this time, the weight W 3 (g) of the device was measured.

直径150mmのペトリ皿の内側に直径90mmおよび厚さ5mmのガラスフィルターをおいて、0.9重量%塩化ナトリウムで構成された生理食塩水をガラスフィルターの上面と同一レベルになるようにした。その上に直径90mmのろ過紙1枚をのせた。ろ過紙の上に前記測定装置をのせて、液を荷重下で1時間吸収させた。1時間後、測定装置を持ち上げて、その重量W(g)を測定した。 A glass filter with a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was placed inside a Petri dish with a diameter of 150 mm, and physiological saline containing 0.9% by weight of sodium chloride was placed at the same level as the top surface of the glass filter. A sheet of filter paper with a diameter of 90 mm was placed on top of it. The measuring device was placed on the filter paper and the liquid was allowed to absorb under load for 1 hour. After 1 hour, the measuring device was lifted and its weight W 4 (g) was measured.

得られた各質量を用いて以下の式によって加圧吸水能(g/g)を算出した。 Using the obtained masses, the pressurized water absorption capacity (g/g) was calculated using the following formula.

[数式2]
AUP(g/g)=[W(g)-W(g)]/W(g)
[Formula 2]
AUP (g/g) = [W 4 (g) - W 3 (g)] / W 0 (g)

(3)生分解性テスト
KS M ISO 14855-1規格に基づいて測定した。
(3) Biodegradability test Measured based on KS M ISO 14855-1 standard.

Figure 0007418902000003
Figure 0007418902000003

Claims (10)

マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライド(polysaccharide)を含む単量体および内部架橋剤の架橋重合体を含み、
前記マレイン酸基およびスルホコハク酸基の少なくとも一部は中和されており、
前記変性ポリサッカライド内マレイン酸基置換度は0.15~0.65であり、
前記変性ポリサッカライド内スルホコハク酸基置換度は0.05~0.60であり、
前記単量体は、少なくとも一部が中和された酸性基を有するアクリル酸系化合物を含む
生分解性高吸水性樹脂。
Containing a crosslinked polymer of a monomer and an internal crosslinking agent containing a modified polysaccharide (polysaccharide) having a maleic acid group (-OCOCH=CHCOOH) and a sulfosuccinic acid group (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH),
At least a portion of the maleic acid group and the sulfosuccinic acid group are neutralized,
The degree of maleic acid group substitution within the modified polysaccharide is 0.15 to 0.65,
The degree of substitution of sulfosuccinic acid groups in the modified polysaccharide is 0.05 to 0.60,
The monomer includes an acrylic acid compound having at least a partially neutralized acidic group .
Biodegradable super absorbent resin.
前記変性ポリサッカライドは、変性デンプン(modified starch)または変性キトサン(modified chitosan)である、請求項1に記載の生分解性高吸水性樹脂。 The biodegradable superabsorbent resin according to claim 1, wherein the modified polysaccharide is modified starch or modified chitosan. 前記マレイン酸基は、マレイン酸(maleic acid)、またはマレイン酸無水物(Maleic acid anhydride)によって導入されたものである、請求項1または2に記載の生分解性高吸水性樹脂。 The biodegradable superabsorbent resin according to claim 1 or 2, wherein the maleic acid group is introduced by maleic acid or maleic acid anhydride. 前記マレイン酸基の置換度と前記スルホコハク酸基の置換度の合計は1以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の生分解性高吸水性樹脂。 The biodegradable superabsorbent resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the total of the degree of substitution of the maleic acid group and the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group is 1 or less. 前記マレイン酸基の置換度およびスルホコハク酸基の置換度の比は1:0.1~1:3.0である、請求項1から4のいずれか一項に記載の生分解性高吸水性樹脂。 The biodegradable superabsorbent according to any one of claims 1 to 4, wherein the ratio of the degree of substitution of the maleic acid group and the degree of substitution of the sulfosuccinic acid group is 1:0.1 to 1:3.0. resin. 前記変性ポリサッカライドは、下記化学式1-1~1-3で表される繰り返し単位のうちの1種以上;および下記化学式2-1~2-3で表される繰り返し単位のうちの1種以上を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の生分解性高吸水性樹脂:
上記化学式1-1~1-3および2-1~2-3中、
Mは、それぞれ独立して、水素またはアルカリ金属である。
The modified polysaccharide includes one or more repeating units represented by the following chemical formulas 1-1 to 1-3; and one or more repeating units represented by the following chemical formulas 2-1 to 2-3. The biodegradable superabsorbent resin according to any one of claims 1 to 5, comprising:
In the above chemical formulas 1-1 to 1-3 and 2-1 to 2-3,
Each M is independently hydrogen or an alkali metal.
内部架橋剤および重合開始剤の存在下で、マレイン酸基(-OCOCH=CHCOOH)およびスルホコハク酸基(-OCOCH(SOH)CHCOOH)を有する変性ポリサッカライド(polysaccharide)を含む単量体組成物を製造する段階;
前記単量体組成物を架橋重合して含水ゲル重合体を製造する段階;および
前記含水ゲル重合体を乾燥、粉砕および分級する段階を含む、
生分解性高吸水性樹脂の製造方法において、
前記変性ポリサッカライドのマレイン酸基およびスルホコハク酸基の少なくとも一部は中和されており、
前記変性ポリサッカライド内マレイン酸基置換度は0.15~0.65であり、
前記変性ポリサッカライド内スルホコハク酸基置換度は0.05~0.60であり、
前記単量体組成物は、少なくとも一部が中和された酸性基を有するアクリル酸系化合物を含む
生分解性高吸水性樹脂の製造方法。
Monomers containing modified polysaccharides with maleic acid groups (-OCOCH=CHCOOH) and sulfosuccinic acid groups (-OCOCH(SO 3 H) CH 2 COOH) in the presence of internal crosslinking agents and polymerization initiators. manufacturing the composition;
crosslinking and polymerizing the monomer composition to produce a hydrogel polymer; and drying, pulverizing, and classifying the hydrogel polymer.
In the method for producing biodegradable superabsorbent resin,
At least a portion of the maleic acid groups and sulfosuccinic acid groups of the modified polysaccharide are neutralized,
The degree of maleic acid group substitution within the modified polysaccharide is 0.15 to 0.65,
The degree of substitution of sulfosuccinic acid groups in the modified polysaccharide is 0.05 to 0.60,
The monomer composition includes an acrylic acid compound having at least a partially neutralized acidic group .
Method for producing biodegradable super absorbent resin.
前記変性ポリサッカライドは、
非変性ポリサッカライドを酸処理する第1段階;
前記第1段階で製造された酸処理されたポリサッカライドをマレイン酸(maleic acid)、またはマレイン酸無水物(Maleic acid anhydride)と反応させる第2段階;および
前記第2段階で製造されたポリサッカライドをサルファイト系化合物と反応させる第3段階を含んで製造される、請求項に記載の生分解性高吸水性樹脂の製造方法。
The modified polysaccharide is
A first step of acid treatment of unmodified polysaccharide;
a second step of reacting the acid-treated polysaccharide produced in the first step with maleic acid or maleic acid anhydride; and a polysaccharide produced in the second step. The method for producing a biodegradable superabsorbent resin according to claim 7 , which includes a third step of reacting the biodegradable superabsorbent resin with a sulfite compound.
前記第3段階で、
前記サルファイト系化合物は、前記ポリサッカライドに導入されたビニル基と反応する、請求項に記載の生分解性高吸水性樹脂の製造方法。
In the third step,
The method for producing a biodegradable superabsorbent resin according to claim 8 , wherein the sulfite compound reacts with a vinyl group introduced into the polysaccharide.
請求項1からのいずれか一項に記載の生分解性高吸水性樹脂を含む衛生用品。 A sanitary product comprising the biodegradable superabsorbent resin according to any one of claims 1 to 6 .
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